Cooling for all: ako podzemná voda a slnko chladia univerzitný kampus

Čo ak by chladenie budovy mohlo byť zadarmo – teda aspoň z pohľadu elektriny, ktorú na to potrebujete? Presne touto otázkou sa zaoberá ďalší článok tohtoročnej témy „Cooling for all“ od portálu BUILD UP (Európska komisia). Autormi sú Emir Nezirić a Damir Špago z Fakulty strojárstva Univerzity Džemal Bijedić v Mostare (Bosna a Hercegovina), ktorí na konkrétnom univerzitnom kampuse overili, čo dokáže kombinácia podzemnej vody a slnka.

Prečo univerzity potrebujú iný prístup k chladeniu

Rastúce teploty zvyšujú dopyt po chladení naprieč celou Európou – a univerzitné aj iné verejné budovy čelia tomuto tlaku o to viac, že musia myslieť na dlhodobé náklady z verejných rozpočtov. Riešenie, ktoré článok predstavuje, nestojí na jednej technológii, ale na kombinácii dvoch: tepelného čerpadla využívajúceho podzemnú vodu a fotovoltaiky na streche, ktorá dodáva elektrinu potrebnú na jeho prevádzku.

Koncept zapadá do širšieho rámca tzv. Positive Energy Districts (PED) – pozitívnych energetických okrskov, kde sa budovy, ich užívatelia a infrastruktúra chápu ako jeden prepojený energetický systém smerujúci k nulovým emisiám a lokálnemu prebytku obnoviteľnej energie.

Prečo práve podzemná voda

Tepelné čerpadlá využívajúce podzemnú vodu sú známe svojou vysokou efektivitou – voda totiž funguje ako stabilný tepelný zásobník, ktorého teplota sa počas roka mení len minimálne. Na rozdiel od bežných vzduchových systémov, ktorých výkon klesá práve vtedy, keď je vonku najhorúcejšie, dokážu systémy založené na podzemnej vode udržať stabilnú účinnosť aj počas vlny horúčav.

Výskum, na ktorý sa článok odvoláva, potvrdzuje, že výkon tepelného čerpadla s podzemnou vodou priamo neurčuje vonkajšia teplota vzduchu – aj keď tá ovplyvňuje vnútorné tepelné podmienky budovy. Pre projektantov to znamená, že takéto systémy poskytujú spoľahlivejší termodynamický základ pre celoročnú prevádzku než systémy plne vystavené výkyvom vonkajšieho vzduchu.

Fotovoltaika, ktorá dodáva viac, než spotrebuje

Druhú časť skladačky tvorí fotovoltaika na streche, ktorá dodáva elektrinu pre čerpadlá, kompresory, riadiace jednotky a ďalšie súčasti HVAC systému. Práve táto kombinácia robí z elektricky poháňaného chladenia udržateľnejšiu a odolnejšiu voľbu.

Konkrétne čísla z kampusu Sjeverni logor v Mostare sú presvedčivé: strešné fotovoltické systémy na univerzitných budovách by teoreticky mohli vyrobiť približne 748 MWh elektriny ročne, pričom priemerná ročná spotreba budov v období 2019 – 2021 bola približne 455 MWh. Výsledkom je kladná bilancia na úrovni približne 293 MWh – teda zhruba 40 % vyrobenej elektriny by mohlo zostať ako ročný prebytok. Inými slovami, slnečná energia tu nedokáže len pokryť bežnú spotrebu budovy, ale má potenciál podporiť aj náročnejšiu, elektrifikovanú prevádzku chladenia.

Prečo nejde len o technológiu, ale o celý balík opatrení

Štúdia zároveň otvorene upozorňuje, že samotná obnoviteľná výroba energie nie je kompletnou odpoveďou. Analýza kampusu zistila, že polovica budov má fasády s nedostatočnými tepelnoizolačnými vlastnosťami a viac než 90 % budov využíva na čiastočné zimné vykurovanie elektrické ohrievače. Kvalita obálky budovy a nastavenie HVAC systémov tak zostávajú rozhodujúcimi faktormi energetickej výkonnosti.

Odkaz pre odborníkov z praxe je preto jasný: hybridné obnoviteľné chladenie treba chápať ako súčasť komplexného balíka efektívnosti, nie ako samostatné technologické riešenie, ktoré problém vyrieši samo osebe.

Čím je tento prístup zaujímavý pre ďalšie budovy

Univerzitné a verejné budovy majú spravidla podobný charakter – zdieľané harmonogramy využívania, centralizovanú správu a veľké strešné plochy vhodné na fotovoltaiku. To z tohto konceptu robí ľahko prenositeľné riešenie: ak sa tepelné čerpadlo s podzemnou vodou a strešná fotovoltaika osvedčia na jednej budove, rovnaká logika návrhu môže viesť k postupnej dekarbonizácii celého kampusu alebo širšieho portfólia verejných budov.

Autori zároveň zdôrazňujú tri praktické odporúčania pre projektantov a správcov budov:

• obnoviteľné chladenie treba posudzovať spoločne s reálne nameranou spotrebou energie budovy, keďže HVAC je často najväčšou elektrickou záťažou vzdelávacích budov,
• dimenzovanie fotovoltaiky by sa nemalo riadiť len ročnými súčtami výroby elektriny, ale aj tým, ako dobre sa zhoduje so sezónnymi profilmi chladenia,
• tepelné čerpadlá s podzemnou alebo zemnou väzbou treba hodnotiť nielen podľa nominálnej účinnosti, ale aj podľa toho, ako prispievajú k stabilite prevádzky a pripravenosti na ďalšiu integráciu obnoviteľných technológií.

Zhrnutie

Prípadová štúdia z Mostaru ukazuje, že efektívne chladenie nie je o jednej „správnej“ technológii, ale o tom, ako sa jednotlivé prvky – stabilný tepelný zdroj, obnoviteľná výroba elektriny a kvalitná obálka budovy – dokážu poskladať do jedného funkčného celku. Pre univerzitné aj iné verejné budovy, ktoré čelia rastúcim nárokom na chladenie, ponúka tento prístup reálnu cestu k nižším nákladom na energiu, nižším emisiám a lepšiemu letnému komfortu – a zároveň model, ktorý sa dá postupne rozšíriť na ďalšie budovy s podobnými podmienkami.

Prečo o tom píšeme

V Climaporte dennodenne riešime presne tento typ otázok – ako skombinovať rôzne technológie tak, aby budova fungovala ako jeden efektívny celok, nie ako súbor samostatných zariadení. Tepelné čerpadlo, fotovoltaika, správne dimenzovaný HVAC systém aj kvalitná obálka budovy sa musia navzájom doplnňovať – presne to je podstata premyslených TZB riešení, ktoré ponúkame. V predchádzajúcich článkoch série #chladímepremyslene sme sa venovali pasívnemu tieneniu a materiálom v stenách; táto prípadová štúdia ukazuje, ako sa k nim môže pripojiť aj strana výroby a distribúcie energie.

Zdroj: BUILD UP (Európska komisia) – Technical Article, 27. júla 2026, autori: Emir Nezirić a Damir Špago (Univerzita Džemal Bijedić, Mostar): Efficient cooling with groundwater heat pumps and solar PV: a practical university case study